程 軍，董浩明

(武漢市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所，湖北 武漢 430044)

塔式起重機(jī)仿真測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

程 軍，董浩明

(武漢市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所，湖北 武漢 430044)

設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套塔式起重機(jī)仿真測(cè)試平臺(tái)，可以優(yōu)化塔式起重機(jī)新裝置、新設(shè)備的研究與測(cè)試，為相關(guān)研究工作提供高效和可靠地測(cè)試平臺(tái)。

塔式起重機(jī)；仿真；測(cè)試

隨著塔式起重機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試分析、載荷計(jì)算、受力分析、新裝置測(cè)試等試驗(yàn)也變得越來(lái)越重要。但在實(shí)際過(guò)程中，如果用真實(shí)設(shè)備進(jìn)行這些試驗(yàn)和測(cè)試會(huì)提高相關(guān)工作的操作成本，安全性也難以保證，因此有必須以真實(shí)設(shè)備為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)出能代替實(shí)際塔式起重機(jī)工作特征的仿真平臺(tái)。

塔式起重機(jī)仿真模型平臺(tái)的研究與開(kāi)發(fā)將對(duì)現(xiàn)有設(shè)備及相關(guān)安全裝置的制造、設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等環(huán)節(jié)產(chǎn)生積極影響，能使這些環(huán)節(jié)在投入實(shí)際使用前，得到有效的測(cè)試和分析，保證相關(guān)設(shè)備、裝置或數(shù)據(jù)的有效性和可靠性。

目前，國(guó)內(nèi)外有一些通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)開(kāi)發(fā)仿真模型。這些模型可以通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)分析設(shè)備的受力情況。但這并不是實(shí)物模型，無(wú)法在上面進(jìn)行安全裝置的測(cè)試，隨意的設(shè)置應(yīng)力測(cè)試點(diǎn)等。而這類模型操作又復(fù)雜，使用人員需要具備專業(yè)的知識(shí)，因而這類模型的使用面不高，應(yīng)用不廣泛。

1 開(kāi)發(fā)思路

為了解決以上問(wèn)題，本文擬以真實(shí)塔式起重機(jī)為工作環(huán)境為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出一套結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、電氣控制方式均以實(shí)物一致，且操作簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)的仿真平臺(tái)。同時(shí)，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種塔式起重機(jī)械仿真控制測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、電氣控制方式均以實(shí)物為基礎(chǔ)，操作簡(jiǎn)單，能滿足各類人員在該平臺(tái)上進(jìn)行操作、練習(xí)、實(shí)驗(yàn)與分析的需要。

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

塔式起重機(jī)機(jī)械仿真控制測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)，應(yīng)用于按照起重機(jī)械實(shí)體尺寸比例縮小制作的仿真塔式起重機(jī)機(jī)械主體上，仿真塔式起重機(jī)機(jī)械主體自下而上依次包括底架、塔身、回轉(zhuǎn)支座、回轉(zhuǎn)臺(tái)、塔頂、臂架、起重臂、起升電機(jī)、卷筒、起升鋼絲繩機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)（小車(chē)），另設(shè)有操作臺(tái)單獨(dú)放置。

1.2 安全保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本系統(tǒng)的操作監(jiān)控系統(tǒng)包括起重量限制器、力矩限制器、回轉(zhuǎn)限位器、變幅限位器、起升限制器。各部分的主要特征如下：

（1）起重量限制器為稱重儀，設(shè)置在起升鋼絲繩機(jī)構(gòu)上；

（2）力矩限制器設(shè)置在起重臂根部；

（3）回轉(zhuǎn)限位器設(shè)置在回轉(zhuǎn)臺(tái)上，用于獲取起重機(jī)械旋轉(zhuǎn)的最大限位，限制其任一方向的回轉(zhuǎn)圈數(shù)；

（4）變幅限位器設(shè)置在行走機(jī)構(gòu)（小車(chē)）軌道兩端，行走機(jī)構(gòu)（小車(chē)）兩端的限位推桿觸動(dòng)軌道端部的限位開(kāi)關(guān)來(lái)限制行走位置；

（5）起升限制器設(shè)置在卷筒軸端。

以上部分以實(shí)際安全裝置的功能為基礎(chǔ)，并有數(shù)字化信號(hào)的I/O和無(wú)線通訊功能。

1.3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括狀態(tài)控制系統(tǒng)、操作監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和計(jì)算機(jī)。其主要組成如圖1所示。

圖1 測(cè)試系統(tǒng)功能圖

2 系統(tǒng)主要功能

該平臺(tái)系統(tǒng)在保證其本身結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性的同時(shí)，兼顧了相關(guān)起重機(jī)械的實(shí)際的機(jī)械結(jié)構(gòu)和安裝方式；各狀態(tài)控制系統(tǒng)包括回轉(zhuǎn)傳感器、變幅傳感器、起升傳感器，可以實(shí)時(shí)的獲取各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)仿真環(huán)境交互；各操作監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)的采集到每個(gè)設(shè)備的工作狀況，包括起升高、變幅角度、位移量、旋轉(zhuǎn)角度等的讀數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程行為監(jiān)控。

本塔式起重機(jī)仿真測(cè)試系統(tǒng)可以近似的對(duì)相關(guān)設(shè)備的受力情況、運(yùn)行狀態(tài)和安全裝置的工作情況等進(jìn)行測(cè)試和分析，大大提高相關(guān)工作的效率，降低測(cè)試和分析成本，為起重機(jī)制造與使用企業(yè)減輕負(fù)擔(dān)。該測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、電氣控制方式均以實(shí)物為基礎(chǔ)，操作簡(jiǎn)單，能滿足各類人員在該平臺(tái)上進(jìn)行操作、練習(xí)、實(shí)驗(yàn)與分析的需要。開(kāi)發(fā)出的系統(tǒng)如圖2、圖3所示。

圖2 操作平臺(tái)

圖3 塔式起重機(jī)仿真平臺(tái)與電氣控制柜

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)這類平臺(tái)，可以近似的對(duì)相關(guān)設(shè)備的受力情況、運(yùn)行狀態(tài)和安全裝置的工作情況等進(jìn)行測(cè)試和分析，大大提高相關(guān)工作的效率，降低測(cè)試和分析成本，為塔式起重機(jī)制造與使用企業(yè)減輕負(fù)擔(dān)。

Tower Crane Simulation Test Platform System Design

CHENG Jun，DONGHao-ming
(Wuhan Special Equipment Supervision and Inspection Institute，Wuhan 430044，China)

The design and developmentof a tower crane simulation test platform that can optimize tower crane research and testingofnew devices,new equipment,the related researchwork to provideefficientand reliable testplatform.

tower cranes；simulation；tests

TH213.3

B

1672-545X（2014）04-0049-02

2014-01-08

程 軍（1968—），男，工程師，湖北武漢人，從事特種設(shè)備安全管理和檢驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)研究工作。